Tentamen C++-programmering

Transkript

1 LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA 1(6) Institutionen för datavetenskap Tentamen C++-programmering , Hjälpmedel: En valfri C++-bok. OH-bilderna från föreläsningarna är inte tillåtna. Du ska i dina lösningar visa att du behärskar C++ och att du kan använda C++ standardklasser. C-lösningar ger inga poäng, även om de är korrekta. Uppgifterna ger preliminärt = 50 poäng. För godkänt krävs 25 poäng (3/25, 4/33, 5/42). 1. Betrakta följande klass: class A { public: A(size_t sz = 10) : storage(new int[size = sz]) { int operator[](size_t pos) const { return storage[pos]; int& operator[](size_t pos) { return storage[pos]; private: int* storage; size_t size; ; a) När man använder klassen i nedanstående funktioner får man ett kompileringsfel. Var, och hur rättar man lämpligen felet? Svara med den kod som saknas samt ange var den ska placeras i programkoden. void print(const string& msg, A a) { cout << msg << " " << a << endl; void f() { A a1; for (size_t i = 0; i!= 10; ++i) { a1[i] = i + 1; print("this is a1: ", a1); A a2; a2 = a1; print("this is a2: ", a2); b) När felet ovan har rättats blir det en minnesläcka när man kör programmet. Vilka ytterligare konstruktioner behövs i klassen för att programmet ska fungera korrekt ur minneshanteringssynpunkt, och varför behövs de? Implementera de saknade konstruktionerna och skriv för var och en av dem en kort motivering till varför de behövs. c) Före C++11 brukade man tala om en tumregel man kallade rule of three". Numera har denna tumregel utvecklats och kallas oftast i stället för rule of five. Vad säger tumregeln rule of five och vad är skälet till att man infört utökningen? d) Man brukar rekommendera att destruktorer i C++ ska vara virtuella. Varför? Svara genom att ge ett exempel där det annars blir fel.

2 2(6) 2. Betrakta följande klasser och funktioner: struct Foo{ virtual void print() const {std::cout << "Foo" << std::endl; ; struct Bar : Foo { virtual void print() const override {std::cout << "Bar" << std::endl; ; struct Qux : Bar { virtual void print() const override {std::cout << "Qux" << std::endl; ; void print1(const Foo* f) { f->print(); void print2(const Foo& f) { f.print(); void print3(foo f) { f.print(); int main() { Foo* a = new Bar; Bar& b = *new Qux; Bar c = *new Qux; print1(a); print1(&b); print1(&c); std::cout << std::endl; print2(*a); print2(b); print2(c); std::cout << std::endl; print3(*a); print3(b); print3(c); std::cout << std::endl; Programmet går att kompilera och köra utan exekveringsfel. Vad skrivs ut när main() exekveras? 3. I ett C++-program förekommer det ibland något som kallas för virtuellt arv (virtual inheritance). Förklara vad virtuellt arv är och varför det finns i språket. Visa också hur man i C++ specificerar att en klass ska ärva virtuellt.

3 3(6) 4. 1-wire är en s.k. fältbusstandard framtagen av Dallas Semiconductor för att från en dator kommunicera med enkla, billiga enheter som t.ex. temperaturgivare och liknande. Antingen kan ett 1-wire-nätverk anslutas direkt till en dator med en speciell adapter eller också kan man använda en s.k. 1-wire-till-ethernet-brygga via vilken man kan kommunicera med 1-wire-enheterna över ett vanligt ethernetnätverk. Ett exempel på en sådan brygga är OW-SERVER från Embedded Data Systems 1. Denna brygga skannar kontinuerligt av 1-wire-nätverket efter anslutna sensorer, läser av deras aktuella mätvärden och sparar dem i sitt minne. Via en inbyggd webbserver kan datorer när som helst ladda ner de senast avlästa värdena i form av en XML-fil. Appendix A (se slutet av tentamen) visar hur XML-filen kan se ut för en brygga med fyra anslutna temperaturgivare. För varje ansluten temperatursensor finns det en sektion som inleds med <owd_xxxxxx där XXXXXX är sensorns modellbeteckning och avslutas med ett motsvarande </owd_xxxxxx>". Däremellan är vi intresserade av två fält. Det första är sensorns unika identifierare. Den hittar man mellan XML-taggarna <ROMId> och </ROMId>. Det andra fältet är sensorns nuvarande värde (temperatur i C). Det hittar man mellan XML-taggarna <Temperature Units= Centigrade > och </Temperature>. Den första sensorn i exemplet har alltså identiteten C och anger 5,1875 C som aktuellt värde. Din uppgift är att implementera en klass Sensors med vars hjälp man kan läsa in temperaturmätvärden från en eller flera bryggor (typiskt placerade i olika byggnader) av typen OW-SERVER och kontinuerligt lagra och presentera de senaste mätvärden från alla anslutna sensorer. Klassen Sensors ska ha följande publika gränssnitt: class Sensors { public: // Constructor Sensors(); // Connects to the OW-SERVER at the address given by url. Reads the current // XML data and stores information about the current temperature values. // Any previous values for the sensors in the XML file are overwritten. // Does not throw any exceptions. Any network errors are ignored (and no // data is read). void update(std::string url); // Returns the latest temperature read from the sensor given by id. Throws a // runtime_exception if there is no data available for the given sensor. double gettemp(const std::string& id) const; ; // Prints a list of all sensors (id and latest temperature value) sorted by // sensor id. void print() const; Ett enkelt testprogram för ovanstående klass skulle kunna se ut så här: int main() { Sensors sensors; sensors.update(" sensors.update(" sensors.update(" std::cout << sensors.gettemp("0b eaa10") << std::endl; sensors.print(); std::cout << sensors.gettemp("xxxxxxxxxxxxxxxx") << std::endl; Motsvarande utdata skulle kunna se ut så här (se nästa sida): 1

4 4(6) AE3F B EAA C000BE765C C BC C libc++abi.dylib: terminating with uncaught exception of type std::runtime_error: Unknown sensor. Abort trap: 6 Till din hjälp har du en klass URLstream som är en subklass till istream och med vars hjälp du kan koppla upp en förbindelse till en OW-SERVER och läsa in innehållet från XML-filen. Denna klass ska du INTE implementera. // Opens a network connection to a document at a web server. Once open, the // contents of the document can be read using standard stream operations. class URLstream : public std::istream { public: // Creates a connection to the web document referenced by url. // Throws std::ios_base::failure on network error. URLstream(std::string url); ; Använd standardbibliotekets datastrukturer, standardklasser och algoritmer när så är tillämpligt. 5. STL-funktionen remove_copy_if kopierar element från ett område till ett annat område, förutom de element som uppfyller ett givet villkor. I följande program kopieras de tal i vektorn a som är större än eller lika med ett tal som läses in från standard input (cin) till vektorn b och de kopierade talen skrivs ut: int c = 0; bool ltc(int x) { return x < c; int main() { int a[] = { 5, 10, -3, 2, -8, 11 ; const size_t SIZE = sizeof(a) / sizeof(int); int b[size]; cin >> c; int* last = remove_copy_if(a, a + SIZE, b, ltc); int* first = b; while (first!= last) { // prints cout << *first++ << endl; a) Tyvärr kräver lösningen att värdet på det inlästa talet lagras i en global variabel (c). Man kan klara sig utan funktionen ltc och den globala variabeln om man använder sig av en s.k. lambda-funktion i stället. Hur ser anropet av remove_copy_if ut om man gör det (vi förutsätter att variabeln c nu är en lokal variabel i main)? b) Om allt man vill göra är att skriva ut talen som är större än eller lika med det inlästa talet är det onödigt att först kopiera dem till vektorn b. Man kan genom att modifiera anropet av remove_copy_if få talen utskrivna i stället för kopierade. Hur ser anropet av remove_copy_if ut i detta fall? c) Implementera funktionen remove_copy_if. Funktionen ska naturligtvis klara av att elementen som kopieras är av godtycklig typ och att de hämtas från en vector eller deque eller någon annan STL-behållare. (Det vill säga, de tre första parametrarna ska vara iteratorer.)

5 5(6) Appendix A: OW-SERVER XML exempel <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <Devices-Detail-Response xmlns=" xmlns:xsi=" <PollCount>56610</PollCount> <DevicesConnected>4</DevicesConnected> <LoopTime>3.951</LoopTime> <DevicesConnectedChannel1>1</DevicesConnectedChannel1> <DevicesConnectedChannel2>2</DevicesConnectedChannel2> <DevicesConnectedChannel3>1</DevicesConnectedChannel3> <DataErrorsChannel1>0</DataErrorsChannel1> <DataErrorsChannel2>2</DataErrorsChannel2> <DataErrorsChannel3>1</DataErrorsChannel3> <VoltageChannel1>4.60</VoltageChannel1> <VoltageChannel2>4.59</VoltageChannel2> <VoltageChannel3>4.60</VoltageChannel3> <VoltagePower>4.83</VoltagePower> <DeviceName>OWServer_v2-Enet</DeviceName> <HostName>EDSOWSERVER2</HostName> <MACAddress>00:05:3A:35:9C:4E</MACAddress> <owd_ds18b20 Description="Programmable resolution thermometer"> <Name>DS18B20</Name> <Family>28</Family> <ROMId> C430228</ROMId> <Channel>1</Channel> <RawData>53004B467FFF0D10D <PrimaryValue> Deg C</PrimaryValue> <Temperature Units="Centigrade">5.1875</Temperature> <Resolution>12</Resolution> <PowerSource>0</PowerSource> </owd_ds18b20> <owd_ds18s20 Description="Parasite power thermometer"> <Name>DS18S20</Name> <Family>10</Family> <ROMId> C610</ROMId> <Channel>2</Channel> <RawData>29004B46FFFF0310C <PrimaryValue> Deg C</PrimaryValue> <Temperature Units="Centigrade"> </Temperature> </owd_ds18s20> <owd_ds18b20 Description="Programmable resolution thermometer"> <Name>DS18B20</Name> <Family>28</Family> <ROMId> AE3F4528</ROMId> <Channel>2</Channel>

6 <RawData>43014B467FFF0D10BD <PrimaryValue> Deg C</PrimaryValue> <Temperature Units="Centigrade"> </Temperature> <Resolution>12</Resolution> <PowerSource>0</PowerSource> </owd_ds18b20> <owd_ds18s20 Description="Parasite power thermometer"> <Name>DS18S20</Name> <Family>10</Family> <ROMId>0B EAA10</ROMId> <Channel>3</Channel> <RawData>2D004B46FFFF <PrimaryValue> Deg C</PrimaryValue> <Temperature Units="Centigrade"> </Temperature> </owd_ds18s20> </Devices-Detail-Response> 6(6)